数学のブログ

変数と関数 いろいろな関数 逆三角関数、正弦と余弦と正接と余接、その和

微分積分演習〈理工系の数学入門コース/演習 新装版〉 (和達 三樹(著)、十河 清(著)、岩波書店)の第2章(変数と関数)、2-1(いろいろな関数)、問題3の解答を求めてみる。

1

- 1 < x < 1 y 1 = arcsin x y 2 = arccos x

とおく。

x = sin y 1 x = cos y 2

このとき、

sin ( y 1 + y 2 ) = sin y 1 cos y 2 + cos y 1 sin y 2
= x 2 + 1 - sin 2 y 1 1 - cos 2 y 2
= x 2 + 1 - x 2
= 1

よって、

sin ( y 1 + y 2 ) = 1

ゆえに、

y 1 + y 2 = π 2 arcsin x + arccos x = π 2

2

y 1 = arctan x y 2 = arccot 1 x

とおくと、

tan y 1 = x 1 x = cot y 2 = 1 tan y 2
x = tan y 2

よって、

tan y 1 = tan y 2 y 1 = y 2 arctan x = arccot 1 x

3

y = arccot x

とおくと

x = cot y = tan ( π 2 - y )
arctan x = π 2 - y
arctan x = π 2 - arccot x
arctan x + arccot x = π 2

コード(Wolfram Language, Jupyter)

ArcSin[x] + ArcCos[x]
Output
% == Pi / 2
Output
Simplify[%]
Output
Plot[ArcSin[x] + ArcCos[x], {x, -5, 5}]
Output
ArcTan[x] == ArcCot[1/x]
Output
Simplify[%]
Output
Plot[ArcTan[x] - ArcCot[1/x], {x, -5, 5}]
Output
ArcTan[x] + ArcCot[x]
Output
Plot[%, {x, -5, 5}]
Output
ArcTan[0] + ArcCot[0]
Output